賈 寧

(大連東軟信息學(xué)院計(jì)算機(jī)系，遼寧大連116023)

1 概述

超市購(gòu)物是人們?nèi)粘Ｉ畈豢苫蛉钡闹匾顒?dòng)，超市作為人們生活中常用物品的主要來源之一，它需要利用少量的服務(wù)人員實(shí)現(xiàn)對(duì)眾多貨品信息的掌握和眾多顧客結(jié)賬流程的控制，其實(shí)現(xiàn)難度較大，因而針對(duì)超市購(gòu)物過程的進(jìn)貨、出貨問題成為近年來研究的一個(gè)熱點(diǎn)［1］。另一方面，顧客作為超市的主要收入來源，往往由于結(jié)賬速度過慢、服務(wù)態(tài)度較差等問題萌生對(duì)超市的誤解心理，影響顧客在該超市的購(gòu)物量［2］，嚴(yán)重限制了超市的顧客流量，從而對(duì)超市的銷售額產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響［3］。

射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification，RFID)是一種新型的無線通信技術(shù)［4］，目前廣泛應(yīng)用于公交、門禁、倉(cāng)儲(chǔ)管理等方向。一套完整的RFID硬件系統(tǒng)由讀寫器和電子標(biāo)簽構(gòu)成［5］，通過讀寫器接收、修改電子標(biāo)簽內(nèi)部的數(shù)據(jù)，完成信息交互過程［6］。近年來，為提高超市購(gòu)物速度、緩解顧客購(gòu)物壓力，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出將RFID技術(shù)融合至超市購(gòu)物系統(tǒng)的全新思路，從根本上替代超市原有的條碼掃描機(jī)制［7］，但是該替代方案通常用于單個(gè)標(biāo)簽掃描，而實(shí)際操作過程中一般需要大量電子標(biāo)簽準(zhǔn)確、快速地進(jìn)行多重識(shí)別，即需要進(jìn)行防碰撞處理［8］，處理過程將直接影響到RFID的整體性能［9］。由于多個(gè)電子標(biāo)簽位于閱讀器的作用范圍內(nèi)，當(dāng)其同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)的干擾導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸失敗，因此需要制定防碰撞算法來解決系統(tǒng)碰撞問題［10］。上述問題嚴(yán)重地限制了RFID技術(shù)在超市購(gòu)物系統(tǒng)上的實(shí)際應(yīng)用。

本文應(yīng)用RFID技術(shù)對(duì)超市購(gòu)物系統(tǒng)進(jìn)行分析，提出一種多重識(shí)別策略，無需準(zhǔn)確知道消費(fèi)者的購(gòu)物商品名、數(shù)量等參數(shù)［11］，而是通過該模塊對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行在線快速獲取，并即時(shí)顯示清單，陳列于終端之上，這種良好的獲取信息機(jī)制為它的實(shí)際應(yīng)用帶來極大的便利［12］。在此基礎(chǔ)上，為了更好地抑制多重識(shí)別過程中產(chǎn)生的冗余識(shí)別、死角識(shí)別等問題［13］，本文對(duì)多種識(shí)別中采用的防碰撞算法進(jìn)行改進(jìn)［14-15］。

2 智能購(gòu)物系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

2．1 智能購(gòu)物系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本文將主要探討基于RFID技術(shù)的購(gòu)物系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)過程。該系統(tǒng)集物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)于一體［16］，具有運(yùn)維效率高、服務(wù)品質(zhì)優(yōu)良、進(jìn)出貨便捷、結(jié)賬準(zhǔn)確性高等優(yōu)勢(shì)。

該系統(tǒng)主要包含以下部分功能:

(1)自助結(jié)賬

針對(duì)一類存在多重識(shí)別約束的系統(tǒng)，本文在對(duì)多種防碰撞算法進(jìn)行分析，并考慮對(duì)冗余識(shí)別的處理方法后，確定采用一種新型的防碰撞算法進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者在指定區(qū)域內(nèi)部旋轉(zhuǎn)式快速結(jié)賬。

(2)自助進(jìn)貨

基于自助結(jié)賬過程，超市服務(wù)人員將綜合各種進(jìn)貨條件，優(yōu)先選擇集中識(shí)別貨品信息。集中識(shí)別主要應(yīng)用于體積較小、數(shù)量未知的貨品，通過RFID系統(tǒng)識(shí)別指定區(qū)域內(nèi)部商品的數(shù)量，將數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫(kù)中?？舍槍?duì)無法限制指定區(qū)域中且數(shù)量已知的貨品進(jìn)行人工主動(dòng)識(shí)別。由于進(jìn)貨過程與結(jié)賬過程相似，本文將不再贅述其實(shí)現(xiàn)過程。

(3)會(huì)員機(jī)制

本文系統(tǒng)采用會(huì)員機(jī)制進(jìn)一步鼓勵(lì)頻繁訪問顧客的購(gòu)物過程。每位會(huì)員將獲得標(biāo)識(shí)該超市的RFID會(huì)員卡，通過引入積分、促銷、限購(gòu)等機(jī)制提升超市的吸引域，并擴(kuò)大超市購(gòu)物群。

(4)防盜措施

為提升超市利潤(rùn)，超市管理人員可減少監(jiān)督服務(wù)人員數(shù)量，并采用RFID技術(shù)代替電子眼實(shí)現(xiàn)貨品的防盜管理。考慮到所有貨品將經(jīng)過EXIT區(qū)域，可對(duì)結(jié)賬區(qū)域內(nèi)的貨品信息進(jìn)行特殊改寫，從而通過貨品內(nèi)部信息區(qū)別非正常結(jié)賬物品，相對(duì)于傳統(tǒng)的條碼消磁策略，該方法可靠性高，且電子標(biāo)簽可循環(huán)利用，符合現(xiàn)代的環(huán)保意識(shí)。

本文系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2．2 硬件設(shè)計(jì)

智能超市購(gòu)物系統(tǒng)具有一個(gè)典型特點(diǎn)，就是要求具有快速且多重識(shí)別的能力，傳統(tǒng)的條碼掃描往往不能滿足要求［17］。采用RFID技術(shù)是摒棄傳統(tǒng)排隊(duì)結(jié)賬的一種新方案，它利用電子標(biāo)簽與讀寫器之間的快速響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)條碼掃描更快的結(jié)賬效率。

基于以上考慮，本節(jié)將搭建基于RFID的購(gòu)物系統(tǒng)模型，該模型主要由快速結(jié)賬和防盜兩部分組成?？紤]到超市的購(gòu)物規(guī)模，可將快速結(jié)賬和防盜模型并處于同一局域網(wǎng)中，兩者可傳輸數(shù)據(jù)，且相互獨(dú)立。

快速結(jié)賬具體硬件設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 快速結(jié)賬硬件設(shè)計(jì)過程

如圖2所示，快速結(jié)賬硬件結(jié)構(gòu)主要分為3個(gè)部分:RFID系統(tǒng)，ARM板和外圍設(shè)備。

(1)RFID系統(tǒng)

作為硬件結(jié)構(gòu)的重要成員之一，本文系統(tǒng)使用PR9200超高頻RFID讀寫模塊，采用無線電信號(hào)來檢測(cè)固定區(qū)域內(nèi)部電子標(biāo)簽的信息和數(shù)量，在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)快速反饋信息至ARM板中，該系統(tǒng)包含3個(gè)子部件，分別為可供編程的讀寫模塊、天線及銜接底座。其中，讀寫模塊集成了高性能的RFID讀寫芯片PR9200，內(nèi)置防碰撞算法主要用于信息檢測(cè)，天線作為信號(hào)的接收者，而底座用于前兩者間的銜接。

(2)ARM板

本文系統(tǒng)采用ARM Cortex-A8處理器，該ARM板主要用于 RFID系統(tǒng)數(shù)據(jù)的后期處理，它接收RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，在校驗(yàn)處理后，為終端提供顯示的數(shù)據(jù)。其中燒錄系統(tǒng)運(yùn)行必備的軟件系統(tǒng)。

(3)外圍設(shè)備

由于信號(hào)檢測(cè)必須在限定范圍內(nèi)完成，因此本文設(shè)計(jì)了一系列外圍設(shè)備，如圖2所示，2個(gè)固定臺(tái)用于屏蔽范圍之外的電子標(biāo)簽信號(hào)，旋轉(zhuǎn)器則用于及時(shí)調(diào)整貨品所在方位，便于提高讀寫的準(zhǔn)確性。

防盜區(qū)域硬件設(shè)計(jì)過程如圖3所示。

圖3 防盜區(qū)域硬件設(shè)計(jì)過程

如圖3所示，防盜區(qū)域主要分為3個(gè)部分:RFID系統(tǒng)，ARM板和80C51單片機(jī)。

(1)RFID系統(tǒng)

此部分的RFID系統(tǒng)為防盜區(qū)域量身定制，此系統(tǒng)的開發(fā)原理與快速結(jié)賬基本一致，但使用機(jī)制恰好相反，此時(shí)的RFID系統(tǒng)并非用于獲取某時(shí)刻的可控區(qū)域內(nèi)物品，而是將區(qū)域內(nèi)的全部物品用于數(shù)據(jù)庫(kù)的檢測(cè)和對(duì)比，篩選出數(shù)據(jù)庫(kù)中未保留的物品，即未結(jié)賬物品，將警告信號(hào)發(fā)送至ARM板之中。

該方式的成功與否很大程度上取決于防碰撞算法的改寫思路和系統(tǒng)的刷新頻率。

(2)ARM板

本文系統(tǒng)仍采用ARM Cortex-A8處理器，它借助于RFID系統(tǒng)中獲得的信號(hào)來提取相關(guān)商品的詳細(xì)信息，并將警報(bào)信號(hào)發(fā)送至單片機(jī)和管理員通訊設(shè)備中，警報(bào)信號(hào)的強(qiáng)弱由輸入信號(hào)的數(shù)量決定，從而形成初步的防盜控制。

(3)80C51單片機(jī)

為實(shí)現(xiàn)警報(bào)模擬過程，本系統(tǒng)采用80C51單片機(jī)中蜂鳴器進(jìn)行提醒，并結(jié)合LED進(jìn)行輔助顯示，其中，ARM板中傳遞信號(hào)的強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的表現(xiàn)形式，便于超市管理員觀察。

2．3 軟件設(shè)計(jì)

智能超市購(gòu)物系統(tǒng)，以高品質(zhì)的硬件設(shè)備作為保障，更需要輔以強(qiáng)大可靠的軟件系統(tǒng)。在軟件設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員必須站在顧客、服務(wù)人員等使用者的角度上考慮問題。

由上節(jié)可知，本文系統(tǒng)使用ARM Cortex-A8智能終端平臺(tái)，該平臺(tái)配備完善的Linux操作系統(tǒng)，并內(nèi)置有Qt 4．7平臺(tái)，本文在此基礎(chǔ)上進(jìn)行軟件系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)。

圖4描述了系統(tǒng)工作的總流程，其中關(guān)鍵技術(shù)涉及信息轉(zhuǎn)換、防盜、特殊判定處理等模塊。

圖4 系統(tǒng)工作流程

系統(tǒng)工作流程如下:

(1)信息轉(zhuǎn)換

如圖4所示，信息轉(zhuǎn)換作為軟件系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，它主要實(shí)現(xiàn)RFID讀寫器到軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)雙向流動(dòng)，其中接口協(xié)議是其信息交換的標(biāo)準(zhǔn)，本文系統(tǒng)采用ISO 18000-7信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)超高頻、多重信息讀取，同時(shí)規(guī)定標(biāo)簽與讀寫器間的端口，標(biāo)簽識(shí)別范圍較大。

其中，標(biāo)簽內(nèi)部的信息利用自定義的串口進(jìn)行有效讀取，即0xBB為頭部信息，而0x7E為末位信息。為了實(shí)現(xiàn)快速讀取，在保證信號(hào)準(zhǔn)確的同時(shí)，可預(yù)先對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)段進(jìn)行規(guī)劃，在獲取讀寫器傳輸?shù)男盘?hào)后，按需獲取儲(chǔ)存標(biāo)識(shí)信息的字段。圖5為從RFID標(biāo)簽獲取的信息標(biāo)準(zhǔn)格式。

圖5 RFID標(biāo)簽信息格式

(2)防盜處理與檢測(cè)

防盜處理在結(jié)賬時(shí)自動(dòng)進(jìn)行，該過程耗時(shí)較少且對(duì)顧客屏蔽。在對(duì)大量RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)段歸類的基礎(chǔ)上，選定RFID標(biāo)簽中載荷字段存儲(chǔ)防盜數(shù)據(jù)。利用RFID讀寫模塊進(jìn)行無線廣播，即在所有標(biāo)簽上進(jìn)行標(biāo)志位設(shè)定。

防盜檢測(cè)位于EXIT區(qū)域，利用防碰撞算法檢測(cè)出未結(jié)賬貨品時(shí)，依據(jù)其價(jià)值總額，對(duì)單片機(jī)蜂鳴器加之相對(duì)應(yīng)的直流電壓。同理，可根據(jù)價(jià)值總額所屬區(qū)間將其轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ED燈數(shù)量，從而對(duì)單片機(jī)指示燈進(jìn)行控制。

此外，防盜模塊會(huì)立即調(diào)用ARM箱上的GPRS模塊發(fā)送短信至指定Android或iOS手機(jī)中，短信內(nèi)容包括時(shí)間、地點(diǎn)、價(jià)值總額等信息。

(3)特殊判定處理

在理想條件下，前期硬件、軟件設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽的快速處理，但綜合大量的實(shí)驗(yàn)情況，該系統(tǒng)在冗余標(biāo)簽和死角位置等方面存在一定的缺陷。貨品冗余是一種常見的現(xiàn)象，若貨品疊放且與讀寫器相互平行，則讀取的數(shù)量會(huì)出現(xiàn)誤差。在特定的情況下，貨品位于結(jié)賬區(qū)域且與讀寫器平行的角落，此時(shí)該貨品信息無法讀出。

為了將該系統(tǒng)真正應(yīng)用于快速購(gòu)物過程中，本文對(duì)此類特殊情況進(jìn)行判定和處理。一方面，需要調(diào)用貨品數(shù)量過濾程序和邊界檢測(cè)程序，降低貨品數(shù)量提取過程中的重疊度。在進(jìn)行多次檢測(cè)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，過濾程序?qū)⒃谝惠喿R(shí)別后過濾重合的標(biāo)簽信息和會(huì)員卡標(biāo)簽信息，而邊界檢測(cè)程序主要用于判斷信息有出入的標(biāo)簽，以此確保數(shù)據(jù)信息的正確性。另一方面，可以充分利用其他設(shè)備，如旋轉(zhuǎn)器等，調(diào)整貨品的方向，使貨品盡可能脫離讀寫器平面中心。

3 防碰撞算法的設(shè)計(jì)與改進(jìn)

射頻識(shí)別系統(tǒng)主要存在3種不同通信形式。第1種是“無線廣播”，即閱讀器向作用范圍內(nèi)的所有標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)。第 2種是“多路存取”［18］，即第1種形式的逆過程——閱讀器讀取作用范圍內(nèi)的全部標(biāo)簽信息。第3種是多個(gè)閱讀器同時(shí)給多個(gè)標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)。每個(gè)標(biāo)簽包含唯一的“ID”，若多個(gè)標(biāo)簽在同一閱讀器的作用范圍內(nèi)，其信號(hào)相互干擾將產(chǎn)生數(shù)據(jù)碰撞，造成讀寫數(shù)據(jù)失?。?9］，為防止此類碰撞的產(chǎn)生，需要設(shè)計(jì)一系列的防碰撞算法。

根據(jù)本文系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，本文算法主要針對(duì)前2種通信方式，分別應(yīng)用于防盜信息處理和多重識(shí)別過程中。為避免出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)過程中的不確定因素，如參數(shù)誤差、硬件設(shè)備因素以及空間干擾等，本文深入研究應(yīng)用于RFID的防碰撞算法，以提高對(duì)于這些因素的適應(yīng)能力。

3．1 多重識(shí)別

為實(shí)現(xiàn)多標(biāo)簽快速、正確識(shí)別，在研究原有二進(jìn)制防碰撞算法的基礎(chǔ)上，本文系統(tǒng)針對(duì)二進(jìn)制搜索算法進(jìn)行改進(jìn)，主要體現(xiàn)在以下2個(gè)方面:減少閱讀器和標(biāo)簽之間的通信數(shù)據(jù)，減少閱讀器對(duì)標(biāo)簽的搜索次數(shù)。

(1)減少閱讀器與標(biāo)簽之間的通信數(shù)據(jù)

閱讀器與標(biāo)簽進(jìn)行通信時(shí)，發(fā)送的二進(jìn)制位數(shù)越少，碰撞位越小，節(jié)省傳輸數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度越多。在設(shè)計(jì)時(shí)，可在標(biāo)簽里增加一個(gè)模擬計(jì)數(shù)器位，在開始搜索前，計(jì)數(shù)器值全部歸0。閱讀器第一次發(fā)送命令時(shí)，要求所有的標(biāo)簽都做應(yīng)答，返回各自的序列號(hào)，等閱讀器發(fā)現(xiàn)有碰撞時(shí)，分裂發(fā)生碰撞后的連續(xù)信息，把發(fā)生碰撞的最高位D位(最高碰撞位)發(fā)給所有標(biāo)簽，計(jì)數(shù)器數(shù)值為0的標(biāo)簽，檢測(cè)自己的D位，如果為0把剩余的序列號(hào)發(fā)給閱讀器，其他的標(biāo)簽自動(dòng)把自己的計(jì)數(shù)器加1，以此分出避讓等級(jí)。這樣每次閱讀器發(fā)送最高碰撞位時(shí)，就只有計(jì)數(shù)器數(shù)值為0，并且碰撞位為0的標(biāo)簽應(yīng)答，其他標(biāo)簽的計(jì)數(shù)器數(shù)值加1，不做應(yīng)答。這樣在閱讀器向標(biāo)簽傳輸命令時(shí)只傳輸碰撞位的值即可，大大節(jié)省了傳輸數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，減少搜索時(shí)間，從而提高效率。

(2)減少閱讀器對(duì)標(biāo)簽的搜索次數(shù)

為了減少搜索次數(shù)，可在電子標(biāo)簽里增加一位奇偶校驗(yàn)碼。這樣原先的8位序列號(hào)，變?yōu)榘ｒ?yàn)碼的9位序列號(hào)。此時(shí)，電子標(biāo)簽的序列號(hào)除了奇偶校驗(yàn)碼之外，還包括一個(gè)唯一的ID信息，為提高檢索效率，可將校驗(yàn)碼置于序列號(hào)最左側(cè)位置，此時(shí)，若需要響應(yīng)閱讀器的讀寫指令，可事先對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行分類，第1類的標(biāo)簽ID信息包含奇數(shù)個(gè)1，而另一類ID則包括偶數(shù)個(gè)1。閱讀器對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行搜索時(shí)，對(duì)應(yīng)答碰撞位的數(shù)量進(jìn)行合理判斷，如果碰撞位數(shù)為0，則直接獲取電子標(biāo)簽信息，如果碰撞位數(shù)為2，則通過奇偶校驗(yàn)位和已知標(biāo)簽ID包含1的位數(shù)即可識(shí)別出這2個(gè)電子標(biāo)簽的信息，搜索判斷就可以完成，從而大幅度減少搜索次數(shù)。隨著標(biāo)簽越多，搜索次數(shù)降低得越明顯。

圖6為改進(jìn)的二進(jìn)制搜索算法流程。由于傳輸數(shù)據(jù)的改進(jìn)，每次只傳輸最高碰撞位的位置，從而大大減小了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量;由于一位奇偶校驗(yàn)位的引進(jìn)，使得閱讀器的搜索次數(shù)大大減少。

圖6 二進(jìn)制搜索算法流程

為了能夠更清晰地看到改進(jìn)的二進(jìn)制算法的優(yōu)越性，表1將改進(jìn)算法與原有算法的識(shí)別次數(shù)進(jìn)行比較，分別使用10，20，40，80，160，200 個(gè)標(biāo)簽進(jìn)行測(cè)試。

表1 改進(jìn)算法與原有算法識(shí)別次數(shù)比較

由測(cè)試結(jié)果可知，改進(jìn)算法能夠大量減少標(biāo)簽的搜索次數(shù)，隨著標(biāo)簽數(shù)量的增加，其效果愈加明顯，從而大大提高系統(tǒng)的標(biāo)簽識(shí)別效率。

3．2 防盜信息處理

以上的二進(jìn)制搜索算法能夠提高系統(tǒng)的識(shí)別效率，在此基礎(chǔ)上，輔助“無線廣播”+“正常信息過濾”技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)超市系統(tǒng)的防盜機(jī)制。其中，無線廣播技術(shù)只需在上文介紹的算法“閱讀器與標(biāo)簽進(jìn)行交流”步驟之后，增加“閱讀器向標(biāo)簽序列位書寫標(biāo)志信息”一項(xiàng)即可。待全部標(biāo)簽檢索完畢時(shí)，書寫信息同步完畢。

正常信息過濾過程類似于二進(jìn)制搜索算法的逆過程，將第X位設(shè)置為固定標(biāo)志信息位，反復(fù)讀取“第X位=0”的標(biāo)簽信息，其余標(biāo)簽設(shè)置為“休眠”狀態(tài)即可。同時(shí)，針對(duì)非正常標(biāo)簽，系統(tǒng)將依照數(shù)據(jù)庫(kù)中已售商品信息進(jìn)行二次比對(duì)，從而提高防盜處理環(huán)節(jié)的可靠性。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

仿照上文搭建的智能購(gòu)物系統(tǒng)模型，使用Qt進(jìn)行應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，主要考察正常/會(huì)員結(jié)賬過程效率、防盜過程的可靠性和其他特殊因素對(duì)系統(tǒng)的影響。

實(shí)驗(yàn)1當(dāng)大量含有標(biāo)簽的商品經(jīng)過結(jié)賬區(qū)域時(shí)，RFID系統(tǒng)識(shí)別時(shí)間與傳統(tǒng)的條碼掃描時(shí)間對(duì)比如圖7所示。

圖7 結(jié)賬效率測(cè)試結(jié)果

實(shí)驗(yàn)2大量標(biāo)簽同時(shí)經(jīng)過結(jié)賬區(qū)域，初始條件:20，50，80，120種標(biāo)簽，包含會(huì)員卡。此時(shí)的商品識(shí)別率實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。

圖8 商品識(shí)別率測(cè)試結(jié)果

實(shí)驗(yàn)3將未購(gòu)買商品帶出超市。初始條件:2種商品未購(gòu)買，與其他20，50，80，120種標(biāo)簽同時(shí)位于EXIT區(qū)域。此時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖9所示。

圖9 防盜測(cè)試結(jié)果

由圖7可知，RFID系統(tǒng)在結(jié)賬效率上遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的結(jié)賬方式，從圖8、圖9可知，系統(tǒng)在結(jié)賬過程和防盜過程均具備良好的準(zhǔn)確性和一致性，這在一定程度上驗(yàn)證了本文建立模型和程序設(shè)計(jì)的正確性，且此系統(tǒng)能夠滿足日常生活所需，失敗率較低。此外，從這些結(jié)果中可以看出改進(jìn)后的防碰撞算法對(duì)系統(tǒng)效率的改善非常明顯。

5 結(jié)束語

RFID技術(shù)是一項(xiàng)多學(xué)科交叉的新興研究領(lǐng)域，將RFID融合至超市購(gòu)物環(huán)節(jié)，將促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等多種方向的廣泛應(yīng)用。本文從用戶和管理人員角度出發(fā)，將超市重要環(huán)節(jié)與RFID技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步提高超市的購(gòu)物和管理效率。本文主要在以下4個(gè)方面進(jìn)行研究:(1)考慮傳統(tǒng)形式的條碼掃描速度較慢，本文設(shè)計(jì)了快速識(shí)別特定區(qū)域內(nèi)部標(biāo)簽信息模塊，并采用改進(jìn)后的二進(jìn)制搜索算法，提高其識(shí)別效率。(2)將會(huì)員機(jī)制引入購(gòu)物環(huán)節(jié)中，擁有會(huì)員卡的顧客將享受積分優(yōu)惠等服務(wù)。(3)對(duì)于現(xiàn)有的購(gòu)物系統(tǒng)，加入防盜策略，在特定區(qū)域內(nèi)部未結(jié)賬的物品將被快速檢測(cè)，并通知相關(guān)人員。(4)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程的正確性。

［1］ 譚 民，劉 禹，曾雋芳．RFID技術(shù)系統(tǒng)工程及應(yīng)用指南［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007．

［2］ 周曉光，王曉華．射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)技術(shù)原理與應(yīng)用實(shí)例［M］．北京:人民郵電出版社，2006．

［3］ 郎為民．射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)原理與應(yīng)用［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006．

［4］ 楊海東，楊 春．RFID安全問題研究［J］．微計(jì)算機(jī)信息，2008，24(3):238-240．

［5］ 劉 斌，平 銳，孟德良．RFID潛在問題初探［J］．中國(guó)無線電，2006，1(1):39．

［6］ Juels A．RFID Security and Privacy:A Research Survey［J］．IEEE Journal on Selected Areas in Communications，2006，24(2):381-391．

［7］ Kossel M A，Kung R，Benedickter H，et al．An Active Tagging System Using Circular-polarization Modulation［J］．IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，2005，47(12):2242-2243．

［8］ Mitov I P．Spectral Analysis of Heart Rate Variability Using the Integral Pulse Frequency Modulation Model［J］． Medicaland BiologicalEngineering and Computing，2001，39(3):348-350．

［9］ Tse D N C，Hanly S V．Multi-access Fading Channels:Delay-limited Capacities［J］．Information Theory，1998，10(1):1109-1110．

［10］ Khan J Y，Li Yifan．Block Reservation Time Division Multiple Access(BRTDMA)Protocol for a High Capacity Wireless Network［J］．International Journal of Wireless Information Networks，2000，7(4):211-220．

［11］ Zhang Jianguo，Sharma A B．High-speed Optical TimedivisionMultiple-access(OTDMA)NetworksUsing OpticalSignal Processing［J］．Photonic Network Communications，1999，4(1):273-285．

［12］ Padhi S K，Karmakar N C，Law C L．Dual Polarized Reader Antenna Array for RFID Application［J］．Antennas and Propagation Society International Symposium，2003，10(4):265-266．

［13］ Vogt H．Multiple Object Identification with Passive RFID Tags［J］．Man and Cybernetics，2002，10(3):6-9．

［14］ Kaewsirisin S，Supanakoon P，PromwongS．Performance Study of Dynamic Framed Slotted ALOHA for RFID Systems［C］//Proceedings of ECTICON’08．Washington D．C．，USA:IEEE Press，2008:431-416．

［15］ Lee S R．An Enhanced Dynamic Framed Slotted ALOHA Algorithm for RFID Tag Identification［C］//Proceedings of the 2nd Annual International Conference．Washington D．C．，USA:IEEE Press，2005:1-7．

［16］ Hartmann C，Hartmann P，Brown P．Anti-collision Methods for Global SAW RFID Tag Systems［C］//Proceedings of the 50th InternationalUltrasonic，F(xiàn)erroelectrics，and Frequency Control Joint Anniversary Conference．Washington D．C．，USA:IEEE Press，2004:805-808．

［17］ 李興鶴，胡詠梅，王華蓮，等．基于動(dòng)態(tài)二進(jìn)制的二叉樹搜索結(jié)構(gòu) RFID反碰撞算法［J］．山東科學(xué)，2006，19(2):51-55．

［18］ 謝振華，賴聲禮，陳 鵬．RFID技術(shù)和防沖突算法［J］．計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2007，43(6):223-225．

［19］ 余松森，詹宜巨．基于后退式索引的二進(jìn)制樹形搜索反碰撞算法及其實(shí)現(xiàn)［J］．計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2004，40(16):26-28．